【文章內(nèi)容簡介】 但軸上的零件不易裝配和定位；階梯軸上零件的裝拆、定位與緊固，在機(jī)器中應(yīng)用廣泛。 軸的材料由于軸工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多是循環(huán)變應(yīng)力，所以軸的損壞常為疲勞破壞。而軸是機(jī)器中的重要零件，因此軸的材料應(yīng)具有足夠高的強(qiáng)度和韌性，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小和具有良好的工藝性，有的軸還有耐磨性要求等。軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼強(qiáng)度雖然較合金鋼低，但廉價(jià)，預(yù)應(yīng)力集中的敏感性低，故應(yīng)用較廣。軸的常用材料3450優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，常用的是45鋼。，為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。對(duì)于載荷不大或不重要的軸，也可用Q23Q25Q275等普通碳素鋼，無需熱處理。合金鋼比碳素鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，價(jià)格較貴。對(duì)于受載大并要求尺寸緊湊、重量輕或耐磨性要求高的重要軸，或處于非常溫度或腐蝕條件下工作的軸，采用合金鋼。常用的合金鋼有：20Cr、40Cr、20CrMnTi35CrMo、40MnB等。由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差無幾，所以當(dāng)其他條件相同時(shí)，用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度。軸也可以采用合金鑄鐵和球墨鑄鐵。鑄鐵具有流動(dòng)性好、易于鑄造成形以獲得形狀復(fù)雜的軸、廉價(jià)、有良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)盈利集中不敏感的優(yōu)點(diǎn)。但強(qiáng)度和韌性較低，鑄造質(zhì)量不易控制。 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)（1）選擇材料，確定許用應(yīng)力材料選用45鋼，正火處理。查資料《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》[2]表71，估計(jì)軸的直徑小于100mm，材料強(qiáng)度極限，抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限，對(duì)稱循環(huán)許用應(yīng)力。（2）初估軸的基本直徑 （71）式中： ：由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)； C取118～107 :Ⅲ軸的傳遞功率，Kw； ：Ⅲ軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速。由于最小直徑在兩端軸承處，取軸承標(biāo)準(zhǔn)直徑。（3）繪制結(jié)構(gòu)簡圖如圖71所示。圖71 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)簡圖（4）各零件裝配方案及固定方案如表71所示。表71 各零件的裝備方法及固定方案零件裝配方案軸向固定周向固定左右?guī)л啅淖蠖搜b入鎖緊擋圈軸環(huán)平鍵左軸承從左端裝入軸承端蓋軸肩過盈右軸承從右段裝入軸肩軸承端蓋過盈圖72各軸段尺寸（5）確定各軸段長度如圖72所示。1）確定各軸段直徑①段：，估算，取軸承標(biāo)準(zhǔn)直徑。②段：，考慮到軸承（N206E）的最小安裝尺寸為36mm以及密封元件和鎖緊擋圈的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。③段：，考慮到帶輪的安裝方便，因此采用軸肩過度。同時(shí)減少加工量④段：，采用軸環(huán)對(duì)帶輪進(jìn)行軸向定位。⑤段：，與2段相同，減少加工量。⑥段：，軸承成對(duì)使用，與1段相同。2）確定軸上各軸段長度①段：，查資料《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)》[2]表824 N206E軸承寬度，1段安裝軸承因此1段長度為16mm.②段： ，考慮到底板尺寸，取整根軸長度取300m所以帶輪寬度：③段：，此處安裝帶輪，軸的尺寸要小于輪轂尺寸2～3mm，因此3軸段長度：④段： ，此處軸環(huán)寬度為： ，h為軸環(huán)高度10mm⑤段：，考慮到對(duì)稱性：⑥段：，軸承成對(duì)使用，所以與1段長度相同。（6）校核軸的強(qiáng)度1）受力分析當(dāng)偏心塊達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)，此時(shí)離心力與偏心塊的重力方向都是向下，此時(shí)軸受力最大。受力分析圖如圖74 a所示。偏心塊受到的離心力： (72)偏心塊的重力： (73)向下的總力: (74)同時(shí)軸也受到帶對(duì)軸的壓力,此力與水平方向成30176。夾角。受力如圖73所示。圖73 帶對(duì)軸的力分析帶對(duì)軸的壓力水平方向分力： （75）帶對(duì)軸的壓力豎直方向分離： (76)2）確定跨距右端支反力作用點(diǎn)至大帶輪力作用點(diǎn)間距離為左端支反力作用點(diǎn)至大帶輪力作用點(diǎn)距離為3）計(jì)算垂直方向支反力和，并作垂直彎矩圖如圖74 b所示。垂直方向總力： （77）A、B兩處所受的垂直支反力和：由于A、B對(duì)稱分布所以 （78）C處的垂直彎矩： （79）4）計(jì)算水平方向支反力和，并作垂直彎矩圖見圖74 c所示。A、B兩處所受的水平支反力和：由于A、B相對(duì)C對(duì)稱布置所以： (710)C處的水平彎矩: （711）5）合成彎矩圖64 d所示。 （712）6）強(qiáng)度校核 （713）由于C處有鍵槽，故將軸徑增大5%，即,所以，原設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠安全。圖74 Ⅲ軸的受力分析圖 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)（1）選擇材料，確定許用應(yīng)力材料選用45鋼，正火處理。查資料《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》[2]表71，估計(jì)軸的直徑小于100mm，材料強(qiáng)度極限，抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限，對(duì)稱循環(huán)許用應(yīng)力。（2）初估軸的基本直徑 （714）式中： ：由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，C取118～107； :Ⅱ軸的傳遞功率，； ：Ⅱ軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速?？紤]到此軸受力較多，并且受到?jīng)_擊，因此初選此軸徑時(shí)應(yīng)較大取。圖75 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)簡圖（3）繪制結(jié)構(gòu)簡圖如圖75所示。（4）各零件裝配方式及固定方式如表72所示。表72 Ⅱ軸各零件的裝備方法及固定方案零件裝配方案軸向固定周向固定左右左軸承從左端裝入軸承端蓋軸肩過盈右軸承從右端裝入軸肩軸承端蓋過盈（5）確定各軸段尺寸如圖76所示。圖76 Ⅱ軸各軸段尺寸確定各軸段直徑①段：，估算，考慮到此處裝有密封元件，故取標(biāo)準(zhǔn)值。②段：，此處安裝軸承，取軸承標(biāo)準(zhǔn)直徑35mm，初取軸承型號(hào)6007。③段：，此處軸肩對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位，考慮到軸承6007的最小安裝尺寸41mm，軸肩變化510mm，因此軸徑取42mm。④段：，軸承成對(duì)使用，所以此段軸徑與2段相同。⑤段：，保證此軸的平穩(wěn)安裝，所以此軸徑與1段相同。確定各軸段長度①段：，鉸接部分中心到小帶輪中心距離為142mm，鉸接部分寬度為40mm，大帶輪寬度33mm，小帶輪寬度為63mm，左側(cè)帶輪距帶輪邊緣距離為5mm。所以②段：，查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》[2]表823 軸承6007軸承寬度為14mm③段：，左側(cè)距帶輪邊緣距離為5mm，右側(cè)距帶輪邊緣5mm，軸承寬度為14mm所以3段長度：④段：，軸承成對(duì)安裝，所以此處長度為14mm⑤段：，右端鉸接中心距小帶輪中心距離為142mm，左側(cè)軸承距軸承距帶輪邊緣距離為5mm，鉸接部分的寬度為40mm所以5段的長度為：確定各支撐點(diǎn)距離左側(cè)鉸接中心距左側(cè)支座中心距離：30mm左側(cè)支座距左側(cè)軸承中心距離：兩個(gè)軸承間距：72mm右側(cè)軸承中心距右側(cè)支座中心距離：右側(cè)軸承中心距右側(cè)鉸接中心距離：30mm（6）校核軸的強(qiáng)度：受力分析如圖710 a所示。當(dāng)偏心塊與連桿共線時(shí)，此時(shí)對(duì)于連桿對(duì)Ⅱ軸受力最大。此時(shí)校驗(yàn)Ⅱ軸的彎矩最為準(zhǔn)確、安全。圖77 Ⅱ軸帶輪受力簡圖①對(duì)于帶輪受力(如圖77)。Ⅱ軸上帶對(duì)小帶輪受力分解，其與水平方向成30176。因此：水平方向的分力： （715）垂直方向的分力： （716）A、對(duì)于帶輪垂直方向受力如圖78所示。圖78 Ⅱ軸帶輪豎直受力簡圖 （717） （718）圖79 Ⅱ軸帶輪水平方向受力圖B、對(duì)于帶輪水平方向受力圖如圖79所示。 （719） (720)② 對(duì)于連桿受力分析當(dāng)偏心塊與連桿共線時(shí)，此時(shí)連桿對(duì)Ⅱ軸的受力最大與水平方向成30176。，由于偏心塊安裝在Ⅲ中間，且對(duì)稱分布所以最大力: （721）A，連桿對(duì)Ⅱ軸水平方向上分力： （722）B，連桿對(duì)Ⅱ軸垂直方向上分力： (723)③ 對(duì)Ⅱ軸求支反力A，求垂直面支反力和 （724） （725）B，求水平方向支反力、 （726） （727）2）求危險(xiǎn)截面彎矩，并繪制彎矩圖① 垂直面彎矩如圖710 b所示。 （728） （729） (730) （731）② 水平面彎矩如圖710 c所示。 （732） （733） （734） （735）3）合成彎矩如圖710 d所示。 （736） （737） （738）4）強(qiáng)度校核 （739），所以，原設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠安全。圖710 Ⅱ軸的受力分析簡圖8 軸承的設(shè)計(jì) 軸承的選擇與校驗(yàn) 軸承概述軸承分為兩類：一類是滾動(dòng)軸承，一類是滑動(dòng)軸承。 一般滾動(dòng)軸承分為四個(gè)部分：內(nèi)圈、外圈、滾珠（針）和保持架。有些軸承還帶有側(cè)蓋。滾動(dòng)軸承是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小、功率消耗少、啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)，切絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。滾動(dòng)軸承：在支承負(fù)荷和彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件間作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸承，它包括有滾道的零件和帶或不帶隔離或引導(dǎo)件的滾動(dòng)體組?？捎糜诔惺軓较?、軸向或徑向與軸向的聯(lián)合負(fù)荷。滾動(dòng)軸承可以概括地分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。 軸承的載荷軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷的大小選擇軸承類型時(shí)，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后的變形也較小，而球軸承中則重要為點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷：根據(jù)載荷的方向選擇軸承類型時(shí)，對(duì)于純軸向載荷一般選用推力軸承，較小的純軸向載荷可選用推力球軸承；較大的純軸向載荷選用推力滾子軸承或滾針軸承，根據(jù)此設(shè)計(jì)方案可選圓柱滾子軸承。 Ⅲ軸軸承的選擇與校驗(yàn)Ⅲ軸為夯擊軸，考慮到Ⅲ軸承受的載荷較大，所以選擇圓柱滾子軸承。擬選圓柱滾子軸承 N 206E如圖81所示。圖81 軸承N 206E外形圖 軸承基本額定動(dòng)載荷：當(dāng)軸承的基本額定壽命為轉(zhuǎn)時(shí)，所能承受的載荷。查資料《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》[2]表824查的N 206E軸承的基本額定動(dòng)載荷為：，所以軸承壽命為： （81）式中：Ⅲ軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速；：溫度系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[7]表144，??；：基本額定動(dòng)載荷；：壽命指數(shù)，滾子軸承取：載荷系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[7]表145，??；：當(dāng)量動(dòng)載荷，由于該軸承只承受徑向力，因此查資料《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》[2]表816，知打夯機(jī)預(yù)期壽命：滿足要求故選用N206E軸承合理。 Ⅱ軸軸承的選擇與校驗(yàn)Ⅱ軸為中間軸，在打夯機(jī)運(yùn)動(dòng)中起到一個(gè)減速作用，軸承承受載荷較小，且?guī)缀鯖]有軸向力，因此初步選擇深溝球軸承，擬選深溝球軸承60